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富士24時間、CO2を吸着・回収して走る液体水素カローラが大きく進化 手作業交換が自動交換となり二酸化炭素を取りまくり

  • 編集部：谷川 潔

2024年5月24日 15:32

CO2吸着・分離・回収が自動化された車載CO2回収装置を搭載する液体水素カローラ。矢印の横に見えるのがCO2吸着・回収を自動化した車載CO2回収装置

CO2を吸着して走るカーボンマイナス液体水素カローラが進化

　スーパー耐久富士24時間レースが5月24日～26日の3日間にわたって富士スピードウェイで開催される。このスーパー耐久には市販車ベースのさまざまなレース車両が参戦しているほか、ST-Qクラスという開発車両が参戦可能なクラスがあり、自動車メーカーではカーボンニュートラル車両の開発テストを行なっている。

　このST-Qクラスでトヨタ自動車が挑戦しているのが、水素燃焼車両の公開開発になる。トヨタはすでにMIRAI（ミライ）という形で、70MPaの高圧水素タンクに燃料電池を組み合わせたFCEV（燃料電池自動車）を実用化しているが、ST-Qクラスで挑戦しているのは水素を直接燃やして走る内燃機関車両、「HICE（Hydrogen Internal Combustion Engine）」とも「H2ICE」とも表記されるクルマになる。

2023年のCO2吸着ユニット（右）と分離・回収ユニット（左）
このような感じで、人の手によって移動していた

　H2ICEのベースに選ばれたのはGRカローラで、この挑戦は2年前の2021年から始まった。大きな仕組みとしては、直噴エンジンのインジェクターをデンソー製の水素専用のものに変更。水素を直接エンジン筒内に噴射して燃やしている。そのため排出ガスもカーボンニュートラルを実現でき、CO2を排出せずに走行が可能なクルマとなる。

　水素燃料タンクには、当初量産車ミライの高圧水素タンクを搭載していたが、2023年シーズンからは液体水素タンクとすることで、航続距離を1.7倍へと延長。液体水素カローラへと大きな技術的ジャンプアップを実現した。

　2023年11月のスーパー耐久最終戦富士では、川崎重工業製の「従来よりも低温でCO2を脱離できる吸着剤」を塗着させたCO2吸着フィルターをエアインテークとなるエアクリーナー前に搭載。このフィルターに二酸化炭素を付着させながら走るマイナスカーボン車両を実現した。

　この技術的ポイントは2点。液体水素カローラは水素燃焼エンジンを用いるため大量の空気を吸いながら（ターボ車のため、大量の空気取り入れとなる）走行する必要がある。つまり、バッテリEVやFCEVでは不可能な大量の空気を吸い込める。

　もう1点は、フィルターに吸着した二酸化炭素を分離・回収できること。二酸化炭素を分離するためには高熱が必要となるが、内燃機関であるため常に高熱を発生させて走行している。この熱を使って二酸化炭素を分離・回収している。これも、バッテリEVやFCEVでは不可能な内燃機関搭載車ならではの工夫点になる。

　ただ、2023年の実装では、このCO2吸着フィルターの二酸化炭素吸着はエアクリーナー前で行ない、分離・回収は別の箇所で行なっていた。レースでピットインする度にメカニックがフィルターを移動。マイナスカーボン車両を実現できてはいたが、そのフィルター交換は人が行なうというものだった。

　2024年シーズンの液体水素カローラでは、このフィルター交換を自動化してきた。

吸着・分離・回収が自動化された車載CO2回収装置

自動化された車載CO2回収装置。右の大きな円形のユニットの中にロータリーディスクバルブ状のCO2吸着フィルターが入っている

　トヨタ 水素エンジンプロジェクト統括 主査 伊東直昭氏によると、CO2吸着フィルターを円盤形の大型のものとし、それをゆっくり回すことで吸着と回収・分離を自動で行なえるようにしたとのこと。2ストロークエンジンに詳しい方なら想像しやすいと思うが、ロータリーディスクバルブのようなCO2吸着フィルターがゆっくりまわり、エアインテークとなる空気取り入れ口と、熱による回収エリアが用意されている形になる。

　実際の車載CO2回収装置も非常にまとまりがよく、「市販車のエンジンルームです」と言われても違和感のないものに仕上がっていた。トヨタは新型プリウス以降「Beyond Zero」を掲げており、ゼロのその先を実現するクルマを作り上げてきた。

ユニット説明図

　この仕組みであれば、通常の内燃機関車両でも応用しやすく、排気量が大きければ大きいほど、ターボの過給圧が高ければ高いほど吸着・回収能力は高いことになる。もちろんエアフィルター前に異物を設置するため圧力損失が発生することになるが、伊東氏によると「レースで使う上でも問題ない程度」とのことだ。モビリティのカーボンニュートラル、モビリティのカーボンマイナスという世界を想起させるデバイスと言える。

　カーボンニュートラルとはまったく関係ないが、個人的に川崎重工製のロータリーディスクバルブ状のフィルターという部分はとても心に響く。カワサキはロータリーディスクバルブを搭載するタンデムツインのKR250/KR350で一時代を築いたメーカーであり、1983年の東京モーターショーで展示された市販プロトタイプは衝撃だった。この記事を書きながら、このフィルターケースがライムグリーンだとさらにアツいなとか、余分なことを考えてしまった。